金屬壓力加工張力控制問題及對策分析

馬進喜

（宿遷南鋼金鑫軋鋼有限公司，江蘇 宿遷 223800）

根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗總結(jié)分析，金屬壓力加工產(chǎn)生效果非常好，實踐應(yīng)用價值很高，但是在具體的生產(chǎn)中應(yīng)該做好張力參數(shù)的控制，必須要讓該參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，達到精確度的標(biāo)準(zhǔn)，才能保證加工效果合格，以提升生產(chǎn)的質(zhì)量水平。但是結(jié)合目前的實際情況，金屬壓力加工環(huán)節(jié)，張力控制還有著一系列的問題無法解決，導(dǎo)致加工質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重的問題，因此，需要深入研究存在的問題，總結(jié)出有效的應(yīng)對措施，以更好的提升金屬壓力加工的效果。

1 張力控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析

張力控制系統(tǒng)是軋制生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的核心技術(shù)設(shè)備，其內(nèi)部組成的復(fù)雜性較高，包含的技術(shù)種類也很多，這就導(dǎo)致帶材壓力加工的控制難度較高，所以本文具體分析張力系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，為金屬壓力加工質(zhì)量的提升起到積極的促進作用。

圖1 熱軋精軋機結(jié)構(gòu)圖

在上圖中，數(shù)字A 代表回松裝置B 代表代表雙腔液壓缸體、1 代表液壓壓下系統(tǒng)、2 代表雙腔液壓缸、3 代表張力傳感器、4代表減速機、5 代表活塞桿端面齒輪 。在工作中，開卷與卷取是同時開展的，且上圖內(nèi)的卷取輥與夾送輥組合形成的張力系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全面的張力控制，以提升加工的效果和質(zhì)量。

2 常見張力控制方法

這種方法一般包含如下兩種方式：首先是直接張力控制方式，在系統(tǒng)中通過應(yīng)用張力傳感器能夠直接掌握張力技術(shù)參數(shù)，金屬壓力加工過程中，工作人員就能夠完全的掌握各項技術(shù)參數(shù)，然后通過對于實際生產(chǎn)中檢測獲取的數(shù)據(jù)與事先工藝設(shè)計中的參數(shù)，兩者對比分析確定偏差數(shù)值。根據(jù)加工工藝控制偏差數(shù)據(jù)，確保該偏差參數(shù)值盡量的減小，最終達到相同的標(biāo)準(zhǔn)。其次是間接張力控制。這種情況下并不需要使用任何檢測器來進行實際張力的測試，就需要通過張力設(shè)定參數(shù)，然后進行各種參數(shù)的有效分析，得出具體的數(shù)據(jù)并且進行調(diào)整，就可以保障張力有效的控制。因為間接張力控制并不會達到閉環(huán)控制的效果，所以利用電流調(diào)節(jié)的方式能夠讓張力達到恒定的標(biāo)準(zhǔn)，因此，該方式一般也可以叫做是補償張力控制方式。

3 金屬壓力加工張力控制的問題

（1）鋼材質(zhì)量不過關(guān)。目前市場中所交易的金屬制品種類、數(shù)量都在急劇增多，所以對于工業(yè)生產(chǎn)原料的質(zhì)量要求也在逐步的提升，很多工業(yè)產(chǎn)品根本不能達到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是精密加工領(lǐng)域內(nèi)，對于產(chǎn)品的要求在逐步的提高。金屬壓力加工張力控制時，鋼材是極為重要的組成結(jié)構(gòu)部分，一旦這一部分存在有質(zhì)量的問題，或者不能達到各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就會使得其結(jié)構(gòu)質(zhì)量不能符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。比如帶鋼生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，材質(zhì)相對是比較弱的，因此，就要適當(dāng)?shù)臏p小張力參數(shù)，以更好的預(yù)防出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞問題。

（2）張力控制精確度較低。金屬壓力加工張力控制階段，很多問題的存在就會導(dǎo)致張力技術(shù)參數(shù)不合格。而目前的實際控制難度是非常高的，加工要求也在逐步的提升，要采取先進措施進行張力參數(shù)精度控制以提升控制效果。但是在具體的實施環(huán)節(jié)，精度控制難以進行，特別是機械設(shè)備方面，因為參數(shù)設(shè)計有著一定的偏差，導(dǎo)致張力控制無法合格，嚴(yán)重者會導(dǎo)致金屬壓力加工事故的發(fā)生。在進行0.15mm 厚度鋼板張力控制環(huán)節(jié)，在最初設(shè)定的是開卷卷取張力是0.75t，而系統(tǒng)參數(shù)精確度卻不能達到這一要求。因此，應(yīng)該做好張力控制系統(tǒng)的研發(fā)，進而提升總體質(zhì)量水平。

4 金屬壓力加工張力控制的措施

4.1 金屬壓力加工張力控制方法

張力控制是冷軋帶鋼生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要控制方面，利用張力控制方法，能夠使得軋制壓力在合理的范圍內(nèi)，提升鋼板板型。利用可逆式單機冷軋機進行張力控制的過程中，主要是通過軋機和卷取機來實現(xiàn)同時控制，要確保卷取機的工作運行正常進行，利用張力參數(shù)的控制來提升產(chǎn)品質(zhì)量，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。張力計算過程中，要做好實際張力參數(shù)的控制，要做好閉環(huán)控制。如果是進行閉環(huán)張力控制，開卷與卷取機的電流控制有效落實能夠?qū)崿F(xiàn)張力的恒定控制，然后就是確保設(shè)備達到穩(wěn)定的運行狀態(tài)。卷取機設(shè)定參數(shù)過程中，要根據(jù)限幅值來進行，要從右到左逐步運行，確保二者存在必要的速度差，就可以達到張力參數(shù)的正確控制。

4.2 金屬壓力加工張力控制實例分析

本次實際案例分析中所采用的設(shè)備為6RA7025 全數(shù)字可逆直流調(diào)速器，配置了SPC420 軟件，在T400 內(nèi)可以根據(jù)需要來進行扭轉(zhuǎn)補償、卷徑等方面參數(shù)的控制。卷取機總力矩計算公式如下：

MD=MO+Mf+Mt+Md

上式中：MD 為電動機總扭矩，M0 為電動機空轉(zhuǎn)力矩，Mf為電動機摩擦力矩，Mt 為電動機張力力矩，Md 為電動機動態(tài)力矩。張力控制環(huán)節(jié)，，可以按照要求進行帶鋼張力參數(shù)的控制，其他的力矩則可以通過物理參數(shù)的控制。6RA70 調(diào)速器優(yōu)化可以保證系統(tǒng)內(nèi)的空轉(zhuǎn)力矩與摩擦力矩達到精確的控制，T400 參數(shù)可以根據(jù)要求進行摩擦力矩的補償控制。在進行控制時，卷取機要進行逐步的加速，并且保證加速環(huán)節(jié)中總力矩有著一定加速分量，就能夠有效的控制張力參數(shù)波動，且波動與加速率會存在一定的差異，所可以達到精準(zhǔn)控制標(biāo)準(zhǔn)，然后就可以實現(xiàn)補償。

生產(chǎn)作業(yè)階段，為了能夠提升張力控制水平，應(yīng)該把速度與動態(tài)補償實現(xiàn)平衡。卷徑會直接影響靜態(tài)張力承諾書，且動態(tài)補償精度和卷取機轉(zhuǎn)動慣量會有著直接的關(guān)系，然后就是需要經(jīng)過連續(xù)調(diào)整卷取半徑以保證張力處于合理的范圍內(nèi)。主機變速的過程中，利用進行動態(tài)力矩補償?shù)姆绞?，根?jù)速度調(diào)節(jié)以計算確定應(yīng)力矩。該設(shè)備在操作中，主要是通過動態(tài)力矩補償方式來實現(xiàn)，為了能夠讓調(diào)試處理環(huán)節(jié)更加順利，可以通過如下方式來進行，就是將齒輪機相應(yīng)的600m／min 的檔位轉(zhuǎn)變成0.6，然后進行邏輯關(guān)系的調(diào)節(jié)，同時把卷徑數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)為1.O，H222 為O.235。參數(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)定微分采樣時間為5000ms，變動部分轉(zhuǎn)動質(zhì)量為：m277=nNrb《D4-Do4)／(29.18IDpntb。變動部分為：H228=jfnNiv/(2.865Dpntb)=0.66。

最后，要進行必要的速度與料性的控制，以使得整個軋制作業(yè)環(huán)節(jié)都能夠維持穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。在該環(huán)節(jié)中，要防止出現(xiàn)人為干預(yù)的情況，否則將會使得系統(tǒng)工作精度難以保證。該階段內(nèi)，可以通過人員來進行切分孔、立箱孔的料型尺寸調(diào)整，然后可以實現(xiàn)各個部位精度調(diào)整，根據(jù)技術(shù)要求來實現(xiàn)數(shù)據(jù)微調(diào)，以保證各個部分技術(shù)參數(shù)合格，產(chǎn)品質(zhì)量達標(biāo)。

4.3 選擇恰當(dāng)?shù)慕饘俨牧?/h3>

金屬張力加工控制中容易存在很多問題，要想確保加工質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，首先需要做好金屬材料的選擇工作，嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量，技術(shù)人員要充分了解金屬材質(zhì)的性能，然后是進行全面性的評價和分析，以達到壓力加工的標(biāo)準(zhǔn)和要求，然后是進行張力控制，最終可以提升金屬材料的價值，為張力控制提供良好基礎(chǔ)，也能夠消除所存在的故障和問題。保證張力控制精確度，提升金屬加工技術(shù)水平，必須要做好精度控制，這要考慮到金屬材料的性能然后才能確定。從金屬材料特性方面展開分析，從研究結(jié)論出發(fā)，明確具體的標(biāo)準(zhǔn)和要求，可以實現(xiàn)家屬加工技術(shù)參數(shù)的控制，能夠提升總體效果，最終可以保證金屬加工的精度和效果，滿足當(dāng)前的加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是在進行金屬材料選擇的過程中，需要對材料的規(guī)格、性能、使用范圍確定后加以選擇。

4.4 恰當(dāng)選擇加工機械設(shè)備與系統(tǒng)

金屬加工作業(yè)方面進行分析，機械設(shè)備是核心的部件，特別是某個具體控制作業(yè)階段，該設(shè)備在運行中關(guān)聯(lián)性較強，所以在進行機具選擇環(huán)節(jié)，必須要嚴(yán)格控制張力技術(shù)參數(shù)，同時應(yīng)該確定符合要求的加工設(shè)備，這就要從如下幾個方面進行：首先應(yīng)該根據(jù)要求選擇合適卷取機設(shè)備，該設(shè)備的影響最為直接，也最為關(guān)鍵，具體就是保證其不會存在任何故障問題，同時要達到型號、功率等方面的要求，還要確保運行的穩(wěn)定性，進而可以提升控制精度，也能夠保證加工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。夾送輥也是極為關(guān)鍵的設(shè)備，該設(shè)備的作用就是能夠使得卷曲或者開卷可以穩(wěn)定的運行，能夠給測速發(fā)電機的正常工作提供良好基礎(chǔ)條件。測厚儀的作用就是進行各個部件的厚度確定，數(shù)據(jù)測量的精確度是比較強的，從而可以使得故障的處理有序的進行，也能夠避免存在重大的缺陷，最終能夠讓金屬張力控制有效的進行?；诖耍@些方面的應(yīng)用可以實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的運行，能夠達到金屬壓力加工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求，進而可以讓整個加工作業(yè)環(huán)節(jié)都能夠順利的進行，也能夠發(fā)揮出這些設(shè)備的價格，能夠提升金屬產(chǎn)品的質(zhì)量，為整個工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展起到積極的促進作用。

除此之外，在金屬壓力加工環(huán)節(jié)，應(yīng)該結(jié)合系統(tǒng)的運行需要和標(biāo)準(zhǔn)來選擇使用先進的PLC 控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動化的控制，操作技術(shù)人員能夠根據(jù)實際的需要向設(shè)備發(fā)射出控制命令，就能夠指揮設(shè)備的運行，使得整個設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)之下，能夠達到故障的分析和檢測的標(biāo)準(zhǔn)，以促進加工過程順利的進行。通過PLC 系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)多角度的聯(lián)鎖控制，進而可以準(zhǔn)確的判定出系統(tǒng)存在的故障和問題，將任何故障直接反應(yīng)在操作者的面前，確保操作人員可以立即發(fā)現(xiàn)故障問題并且采取必要的解決處理措施，有效的維護設(shè)備，使得加工可以順利的進行，也能夠避免因為設(shè)備的因素而導(dǎo)致加工質(zhì)量無法滿足要求的情況出現(xiàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，金屬壓力加工環(huán)節(jié)中，張力控制是極為重要的工作，當(dāng)前有很多問題都無法徹底解決和處理，特別是控制精度的要求是很高的，這些問題都是比較普遍存在的，因此，要根據(jù)金屬材料特性、設(shè)備特性、參數(shù)設(shè)計特性等方面做出嚴(yán)格的控制，以更好的保證金屬壓力加工張力參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，進而能夠提升加工的效率和質(zhì)量，為今后金屬加工領(lǐng)域發(fā)展起到積極促進作用。